6.1金属矿物及铁的冶炼（第2课时）讲义--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

金属矿物及铁的冶炼（第二课时）讲义 一、知识清单 1. 金属在自然界中的存在形式：极少数不活泼金属以单质形式存在，大多数金属以化合物形式存在于矿物中。 2. 常见铁矿石：赤铁矿主要成分为氧化铁，呈红棕色；磁铁矿主要成分为四氧化三铁，具有磁性。 3. 铁的冶炼原理：在高温条件下，利用一氧化碳夺取铁矿石中的氧，将铁从其氧化物中还原出来。 4. 工业炼铁：主要设备为高炉，原料包括铁矿石、焦炭、石灰石和热空气。 5. 实验安全须知：一氧化碳有毒，实验须在通风橱中进行，尾气须点燃或收集处理后排放。 二、四维核心素养 化学观念：认识金属矿物是天然存在的物质，理解物质在一定条件下可以相互转化。 科学思维：通过分析炼铁过程中物质转化的条件与关系，培养归纳推理与模型认知能力。 科学探究：通过一氧化碳还原氧化铁实验，学习控制变量、观察现象、推导结论的探究方法。 科学态度与责任：认识合理开采矿物、回收废旧金属的重要性，树立资源可持续发展观念。 三、重难点 重点：铁的冶炼原理，一氧化碳还原氧化铁的实验现象及操作步骤。 难点：理解工业炼铁中各原料的作用，以及实验操作顺序背后的原因分析。 四、课堂练习 （一）金属矿物 【知识梳理】金属矿物是指含有金属元素并具有开采价值的岩石。少数化学性质极不活泼的金属在自然界中以单质形式存在，大多数金属以化合物形式存在于矿物中。常见铁矿石有赤铁矿和磁铁矿，赤铁矿呈红棕色，磁铁矿呈黑色且具有磁性。此外还有铝土矿、黄铜矿等。我国金属矿产资源总量丰富，但人均占有量较低，需要合理开采和节约使用。 1. 下列金属中，在自然界主要以单质形式存在的是（ ） A. 铁 B. 铝 C. 金 D. 锌 2. 下列铁矿石中，主要成分属于氧化物的是（ ） A. 赤铁矿 B. 黄铜矿 C. 菱铁矿 D. 铝土矿 3. 磁铁矿的主要成分是（ ） A. 氧化铁 B. 四氧化三铁 C. 碳酸亚铁 D. 氧化铝 4. 下列关于金属矿物的说法中，正确的是（ ） A. 所有金属在自然界中都以化合物形式存在 B. 赤铁矿因含有铜元素而呈红色 C. 金属矿物是冶炼金属的重要原料 D. 我国金属矿物取之不尽，无需节约 5. 自然界中大多数金属以化合物形式存在，原因是________________。 6. 赤铁矿和磁铁矿在外观上最显著的区别是________________。 7. 下列金属矿物中，主要成分不属于铁的氧化物的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 以上都属于铁的氧化物 8. 为什么说金属矿物是不可再生资源？我们应当如何合理利用金属矿物？ （二）铁的冶炼原理 【知识梳理】铁的冶炼是利用还原反应，在高温条件下将铁从其氧化物中提取出来的过程。一氧化碳具有还原性，在高温下能与氧化铁反应，夺取氧化铁中的氧，生成铁和二氧化碳。反应过程中，红棕色固体逐渐变为黑色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。这一原理既用于实验室模拟炼铁，也是工业炼铁的理论基础。 1. 炼铁过程中，一氧化碳所起的作用是（ ） A. 提供热量 B. 还原氧化铁 C. 作为催化剂 D. 吸收二氧化碳 2. 一氧化碳还原氧化铁实验中，可观察到的现象是（ ） A. 红棕色固体逐渐变为银白色 B. 红棕色固体逐渐变为黑色 C. 黑色固体逐渐变为红棕色 D. 产生大量白烟 3. 反应后生成的气体通入澄清石灰水中，可观察到的现象是（ ） A. 无明显变化 B. 变浑浊 C. 变蓝色 D. 产生白色沉淀后又溶解 4. 下列关于炼铁原理的说法中，错误的是（ ） A. 炼铁需要在高温条件下进行 B. 一氧化碳在反应中得到氧 C. 氧化铁在反应中失去氧 D. 炼铁过程中铁元素的化合价保持不变 （三）一氧化碳还原氧化铁实验 【知识梳理】一氧化碳还原氧化铁的实验是初中化学的重要实验。实验装置主要包括硬质玻璃管、酒精喷灯、澄清石灰水洗气瓶和尾气处理装置。操作顺序为：先通入一氧化碳排尽装置内的空气，再点燃酒精喷灯加热；实验结束时，先停止加热，继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却。先通气体是为了防止一氧化碳与空气混合加热发生爆炸；实验结束后继续通气体是为了防止生成的铁在高温下重新被空气中的氧气氧化。由于一氧化碳有毒，尾气必须经过点燃或收集处理后才能排放。 1. 实验开始时，正确的操作顺序是（ ） A. 先加热，后通入一氧化碳 B. 先通入一氧化碳，后加热 C. 同时进行加热和通入一氧化碳 D. 操作顺序不影响实验结果 2. 实验开始前先通入一氧化碳的目的是（ ） A. 排出装置内的空气，防止加热时发生爆炸 B. 使氧化铁与一氧化碳充分接触 C. 提高装置内的温度 D. 检验装置的气密性 3. 实验结束后，先熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却，其原因是（ ） A. 防止生成的铁在高温下被空气中的氧气重新氧化 B. 防止石灰水倒吸入热的玻璃管使玻璃管炸裂 C. 以上两点都是 D. 以上两点都不是 4. 从环保角度考虑，实验中尾气应如何处理？（ ） A. 直接排放到空气中 B. 用酒精灯点燃后排放 C. 通入水中吸收 D. 用气球收集后再处理 5. 简述一氧化碳还原氧化铁实验的完整操作步骤（按先后顺序排列）。 6. 实验中为什么要在装置末端放一盏燃着的酒精灯？ 7. 若实验过程中发现澄清石灰水始终不变浑浊，可能的原因是什么？（写出一条即可） 8. 某同学在做一氧化碳还原氧化铁实验时，发现玻璃管内红棕色固体全部变为黑色后，将反应后的黑色粉末取出，用磁铁靠近，发现黑色粉末能被磁铁吸引。该同学据此认为生成的黑色粉末全部是铁。你认为这个结论是否可靠？请说明理由。 （四）工业炼铁 【知识梳理】工业炼铁在高炉中进行。高炉的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石和热空气。焦炭的作用有两个：一是燃烧产生大量热量，提供高温条件；二是在高温下与二氧化碳反应生成一氧化碳，作为还原剂。石灰石的作用是将铁矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣除去。从高炉底部出来的产物是生铁，生铁含碳量较高，属于铁合金。工业炼铁得到的生铁还需要进一步冶炼，以降低含碳量得到钢。 1. 工业炼铁的主要设备是（ ） A. 平炉 B. 高炉 C. 转炉 D. 电炉 2. 工业炼铁中，焦炭的作用是（ ） A. 只提供热量 B. 只作为还原剂 C. 既提供热量又生成还原剂 D. 作为熔剂除去杂质 3. 炼铁时加入石灰石的主要作用是（ ） A. 作为还原剂 B. 燃烧提供热量 C. 将矿石中的杂质转变为炉渣除去 D. 提高生铁的纯度 4. 下列关于工业炼铁的叙述中，错误的是（ ） A. 高炉炼铁的原料包括铁矿石、焦炭、石灰石和热空气 B. 从高炉中得到的产品是纯铁 C. 高炉气体中含有一氧化碳，需要回收处理 D. 炼铁过程中石灰石用于除去二氧化硅等杂质 5. 工业炼铁中，还原剂是________，它是由焦炭在高炉内反应生成的。 6. 高炉炼铁所得产品为生铁，生铁与纯铁在组成上的主要区别是________________。 7. 为什么炼铁的原料中需要加入石灰石？请简要说明。 8. 高炉炼铁过程中，从高炉上部排出的高炉气中仍含有一定量的一氧化碳。从资源利用和环境保护的角度，你认为应当如何处理这些高炉气？ 五、参考答案 （一）金属矿物 1. C 2. A 3. B 4. C 5. 大多数金属化学性质比较活泼，容易与自然界中的氧气等物质发生反应，因此以化合物形式存在。 6. 赤铁矿呈红棕色，磁铁矿呈黑色且具有磁性。 7. C 8. 金属矿物的形成需要漫长的地质年代，相对于人类历史而言无法在短期内再生，因此属于不可再生资源。合理利用的途径包括：有计划地合理开采矿物；提高金属的冶炼和利用效率；加强废旧金属的回收和再利用；开发寻找金属的代用品等。 （二）铁的冶炼原理 1. B 2. B 3. B 4. D （三）一氧化碳还原氧化铁实验 1. B 2. A 3. C 4. B 5. 先检查装置气密性，装入药品并固定装置；先通入一氧化碳排尽装置内的空气；点燃酒精喷灯加热；观察并记录实验现象；实验结束后先停止加热；继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温；最后停止通入一氧化碳，妥善处理尾气。 6. 因为尾气中含有未反应的一氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放会污染空气；在装置末端放一盏燃着的酒精灯，可以将尾气中的一氧化碳点燃，使其转化为无毒的二氧化碳后再排放。 7. 装置气密性不好导致漏气；通入的一氧化碳量不足，未将氧化铁充分还原；或者氧化铁已经完全反应后未继续通入气体等。（写出一条合理即可） 8. 这个结论不可靠。因为四氧化三铁也是黑色固体，同样具有磁性，也能被磁铁吸引。因此仅根据黑色粉末能被磁铁吸引这一现象，不能确定生成的黑色粉末全部是铁，还需要进一步用稀盐酸等试剂检验是否有铁生成。 （四）工业炼铁 1. B 2. C 3. C 4. B 5. 一氧化碳 6. 生铁中含有较多量的碳，而纯铁不含或仅含极少量的碳。 7. 铁矿石中含有二氧化硅等杂质，石灰石在高温下分解生成氧化钙，氧化钙能与二氧化硅反应形成炉渣，从而将杂质从铁矿石中除去。 8. 高炉气中仍含有可燃的一氧化碳，直接排放既浪费能源又会污染空气。合理的处理方式包括：将高炉气回收净化后作为燃料燃烧利用其热量；或将其作为化工原料加以综合利用；在排放前经过净化处理，确保其中的一氧化碳被充分利用或转化为无害物质后再排放。 学科网（北京）股份有限公司 $